Производство поливинилхлорида
Содержание
Введение
.
Литературный обзор
.1
Промышленные методы получения винилхлорида
.
Технологическая часть
.1
Материальный баланс
.2
Технологический расчет
.
Механический расчет
.1
Расчет на прочность корпуса
Заключение
Введение
Винилхлорид (хлористый винил, хлорэтен,
монохлорэтилен) СН2=СН-CI - бесцветный газ с эфирным запахом; т. пл. 114,6 К,
т. кип. 259,2 К, хорошо растворим в обычных органических растворителях.
Винилхлорид является основным продуктом
хлорорганического синтеза, на его получение в различных странах расходуется до
20-35% хлора.
Основным потребителем винилхлорида является
производство поливинилхлорида, который по объему выпуска занимает второе место
после полиэтилена. В начале 1990-х годов ежегодные темпы роста его производства
в мире составляли 5%. Общий объем его мирового производства в 2000 г. достиг 25
млн т [1].
Поливинилхлорид находит применение в различных
отраслях промышленности, в том числе в строительстве, электротехнике и
электронике, в производствах целлюлозы и бумаги, эластомеров и
волокнообразующих полимеров, настилов для пола, одежды, обуви. Самым крупным
потребителем поливинилхлорида является производство труб для газо- и
водопроводов, на которое расходуется до 20-55% полимера. Интенсивно
увеличивается использование поливинилхлорида в качестве заменителя дерева.
Суммарный объем производства поливинилхлорида в России составляет -550 тыс.
т/год, или 2% мирового промышленного производства.
1. Литературный обзор
.1 Промышленные методы получения
винилхлорида
Исходным углеводородным сырьем для производства
винилхлорида являются этан, этилен или ацетилен.
Существует четыре промышленных способа получения
винилхлорида:
.Сбалансированный двухстадийный метод,
включающий стадии прямого хлорирования этилена[1]:
или его окислительного хлорирования [1]:
до 1,2-дихлорэтана с последующим пиролизом до
винилхлорида и хлорида водорода [1]:
Образовавшийся хлорид водорода направляется на
окислительное хлорирование этилена.
.Комбинированный метод на основе этилена и
ацетилена, состоящий из стадий прямого хлорирования этилена до дихлорэтана с
последующим его пиролизом до винилхлорида и хлорида водорода [1]:
(1)
Образовавшийся хлорид водорода используют для
гидрохлорирования ацетилена до винилхлорида [1]:
или суммарно [1]:
. Комбинированный метод на основе легкого
бензина, включающий стадии пиролиза бензина с получением смеси этилена и
ацетилена примерно в стехиометрическом соотношении с последующим
гидрохлорированием смеси до винилхлорида и хлорированием оставшегося этилена до
дихлорэтана.
Дихлорэтан затем подвергают пиролизу до
винилхлорида с рециклом образовавшегося хлорида водорода.
. Гидрохлорирование ацетилена[1]:
Из всех перечисленных методов наиболее широкое
распространение в промышленности получил метод синтеза винилхлорида на основе
этилена. Например, в США с 1989 г. практически весь винил хлорид получают этим
методом.
Сбалансированный метод синтеза винилхлоридана
основе этилена. В основе сбалансированного метода лежат три химические реакции:
прямое хлорирование этилена до дихлорэтана;
окислительное хлорирование этилена до
дихлорэтана;
пиролиз дихлорэтана до винилхлорида.
Прямое хлорирование этилена. Важнейшую роль в
сбалансированном процессе получения винилхлорида играет стадия прямого
хлорирования этилена. Именно на этой стадии образуется дополнительное
количество дихлорэтана, необходимое для подачи на стадию пиролиза. Соотношение
количеств продуктов прямого и окислительного хлорирования обычно близко к 1:1.
Реакция прямого хлорирования этилена,
катализируемая кислотами Льюиса, протекает по механизму электрофильного
присоединения согласно уравнению[1]:
Взаимодействие хлора и этилена происходит в
среде кипящего дихлорэтана при 363-383 К. Заместительного хлорирования этилена
с образованием три- и полихлоридов этана можно избежать путем проведения
реакции при 323-343 К. Использование ингибиторов (кислород, хлорид железа)
позволяет понизить температуру реакции до 313-333 К при практически 100%-й
селективности по дихлорэтану.
Окислительное хлорирование этилена* Основной
стадией в производстве винилхлорида сбалансированным методом является окислительное
хлорирование этилена. Все промышленные процессы оксихлорирования этилена могут
быть разделены по двум главным признакам: проведение процесса на неподвижном
слое или в "кипящем слое" катализатора и использование в качестве
окислителя чистого кислорода или воздуха.
Рисунок 1 - Принципиальная схема прямого
хлорирования этилена и ректификация дихлорэтана [1]
В настоящее время большинство крупных мировых
производителей винилхлорида применяют процесс в "кипящем слое".
Оксихлорирование этилена проводят в газовой фазе
при 600-615 К и 150 кПа на стационарном или в "кипящем слое"
катализатора. В качестве катализатора используют хлориды меди, калия, натрия и
других металлов на носителях, однако промышленный катализатор представляет
собой хлорид меди(нанесенный на сферический оксид алюминия. Содержание меди в
катализаторе составляет 4-6%. В качестве окислителя используют воздух или
кислород. Применение кислорода позволяет в десятки раз снизить объем отходящих
газов и дает возможность проводить процесс при более низкой температуре. Кроме
того, удлиняется срок службы катализатора и повышается производительность
установки. Несмотря на высокую стоимость чистого кислорода, в промышленности
наблюдается тенденция перевода действующих установок с воздуха на кислород.
Рисунок 2 - Принципиальная схема получения 1,2
дихлорэтана оксихлорированием этилена [1]
Рисунок 3 - Зависимость степени конверсии
дихлорэтана от температуры [1]
В трубчатый реактор 1 подают этилен, хлорид
водорода и воздух; при 483-533 К происходит реакция в присутствии катализатора
хлорида меди,нанесенного на оксид алюминия или алюмосиликат. Применяется
небольшой избыток этилена.взакалочной колонне 2 отделяют НС1, из которого
получают кислоту. Инертные газы уходят из верхней части сборника 8Уверхний слой
из которого поступает в колонну 2; хлорсодержащий продукт нейтрализуют и
промывают в колонне 4, а затем разделяют на легкую фракцию и дихлорэтан в
колоннах 5 и б (секция ректификации). Кубовые остатки отводят. В колонне 5
происходит также осушка влажного дихлорэтана азеотропной перегонкой.
Пиролиз дихлорэтана. Целевой продукт
сбалансированного процесса - винилхлорид - образуется на стадии
дегидрохлорирования (пиролиз) дихлорэтана.
Таблица 1 - Инициирующая активность некоторых
соединений при температуре 648 К в проточном реакторе [1]
Таблица 2 - Ингибирующая активность некоторых
соединений при температуре 773 К в дифференциальном реакторе [1]
Пиролиз дихлорэтана проводят при 723-793 К и 2
Мпа [1]:
Степень конверсии дихлорэтана за один проход
составляет 50-60% с селективностью по винилхлориду 96-99%.
Пиролиз дихлорэтана протекает по
радикально-цепному механизму. Реакция начинается с разрыва связи С-С1 в
молекуле дихлорэтана и образования свободных радикалов, которые далее
способствуют развитию
цепи - отрыв атома Н радикалом СГ от молекулы
дихлорэтана и молекулярный распад 1,2-дихлорэтильного радикала. Реакция обрыва
цепи происходит при рекомбинации радикалов[1]:
Основное влияние на скорость пиролиза
дихлорэтана оказывает температура. На рисунке 3 показана зависимость степени
конверсии дихлорэтана от температуры.
Значительное влияние на скорость процесса и
состав продуктов могут оказывать добавки инициирующего и ингибирующего
действия. На стадию пиролиза обычно поступает дихлорэтан, содержащий не менее
99,2% основного вещества. В качестве примесей, как правило, содержатся
хлорэтаны, хлорэтены и бензол. В таблице 1 и 2 приведены примеры инициирующего
и ингибирующего действия некоторых веществ.
Сбалансированный метод получения винилхлорида на
основе этилена разработан Ю.А. Трегером с сотр. (НИИ "Синтез", г.
Москва). Этот способ реализован в промышленном масштабе на ряде предприятий в России
и за рубежом.
Одностадийный процесс синтеза винилхлорида из
этилена (процесс фирмы "Стаффер"). Фирма "Стаффер"
осуществила одностадийный процесс термохлорирования этилена до винилхлорида при
625-775 К и давлении 0,35-1,4 МПа. В качестве катализаторов этого процесса
использовали железо, щелочные в щелочноземельные металлы и их оксиды, хлорид
меди в смеси с асбестом, расплавы хлоридов меди и другие композиции.
Объединение стадий хлорирования и пиролиза (термохлорирование) представляет
некоторые трудности, так как параметры этих процессов существенно различаются.
Разработанный для термохлорирования реактор состоит из трех секций, в одной из
которых происходит пиролиз дихлорэтана, поступающего из реактора
оксихлорирования, во второй - термохлорирование этилена довинилхлорида и
дихлорэтана, а в третьей - завершается пиролиз дихлорэтана, превратившегося в
первых двух секциях.
Двухстадийный процесс синтеза винилхлорида из
этилена. Одним из недостатков описанной выше технологической схемы получения
винилхлорида является ее многостадийность. Значительные трудности связаны с
процессом термического дегидрохлорирования дихлорэтана вследствие затрат
большого количества тепла и образования побочных продуктов: ацетилена,
бутадиена, хлоропрена, а также интенсивного смоло- и коксообразования.
Естественным путем снижения энергии активации и соответственно температуры
процесса является применение катализаторов. Кроме того, в самом
сбалансированном процессе скрыта возможность использования тепла
экзотермической реакции оксихлори-рования этилена (238,8 кДж/моль) для
осуществления эндотермической реакции дегидрохлорирования дихлорэтана (71,2
кДж/моль). Очевидно, что можно совместить эти процессы в одной реакционной зоне
либо сбалансировать их по теплообмену.
Совмещенный процесс получения винилхлорида
протекает в кожухо-трубном реакторе на стационарном слое катализатора. В
реактор, заполненный катализатором, под давлением 0,4 МПа подают этилен, хлорид
водорода и воздух, подогретые до 423 К. Реакция протекает при 623 К. Основные показатели
процесса приведены ниже:
Селективность по викилхлориду, %54
Селективность по СО и COj. % 5
Степень конверсии, %:
этилена 76
хлорида водорода 66
кислорода 91
Процесс получения винилхлорида состоит из двух
основных стадий: прямого хлорирования этилена и совмещенного процесса
окислительного хлорирования этилена и пиролиза дихлорэтана.
В ходе реакции в реакторе / происходит выделение
тепла, для снятия которого в межтрубное пространство подается теплоноситель.
Регенерация теплоносителя осуществляется в котле-утилизаторе. Выходящие из
реактора реакционные газы, содержащие органические продукты (винилхлорид,
1,2-дихлорэтан, этилхлорид, дихлорэтилены и др.), оксиды углерода, пары воды,
азот и непрореагировавшие этилен, хлорид водорода, кислород, при 623 К
поступают в куб закалочной колонны 5. Температура газов в колонне снижается до
383-393 К.Охлажденные и нейтрализованные газы из верхней части закалочной
колонны поступают в конденсаторв котором происходит частичная конденсация влаги
и дихлорэтана. Конденсат поступает на разделение фаз в аппарат, из которого
дихлорэтан направляется в сборник дихлорэтана-сырца, а вода - в смеситель для
приготовления раствора щелочи. Газовый поток, содержащий винил хлорид, этилен»
не сконденсировавшиеся органические продукты, влагу, инертные газы, поступает в
холодильник , в котором охлаждается до 278 К. проходит через сепаратор и
скруббер, где высушивается до содержания влаги 10-20 частей на 1 млн и далее
направляется в абсорбционную колонну.
При суммарной степени превращения этилена в
винилхлорид, равной 89%, процесс становится конкурентоспособным по отношению к
традиционному сбалансированному процессу.
Синтез винилхлорида из этана. Современные
производства винилхлорида как из этилена, так и из ацетилена характеризуются
высокими выходами и относительные низкими капиталовложениями. Поэтому
дальнейшее усовершенствование процесса должно пойти по пути выбора дешевого и
доступного углеводородного сырья. Таким сырьем является этан.
В НИИ "Синтез" под руководством Ю.А.
Трегера разработан процесс получения винилхлорида из этана, который включает
следующие стадии:
оксихлорирование этана до винилхлорида и
этилена;
хлорирование этилена до дихлорэтана;
пиролиз дихлорэтана;
переработка хлорорганических продуктов с
получением трихлорэтилена.
Все стадии процесса, исключая оксихлорирование
этана, аналогичны соответствующим стадиям сбалансированного процесса получения
винилхлорида из этилена.
Окислительное хлорирование
этана-гетерогенно-каталитический процесс, включающий ряд последовательно-параллельных
реакций.
В зависимости от условий проведения реакции
могут образовываться различные хлорпроизводные этана и этилена. Синтез
винилхлорида протекает в интервале температур 723-823 К. При более низких
температурах (573-623 К) основными продуктами реакции являются этилхлорид и
дихлорэтан, выход винилхлорида невелик.
Процесс окислительного хлорирования этана
сопровождается образованием этилена и хлорэтиленов в результате сопряжения
реакций заместительного и аддитивного хлорирования с реакциями дегидрирования и
де-гидрохлорированияхлоралканов. Различные пути образования винилхлорида и его
дальнейших превращений:
Рисунок 4
Винилхлорид образуется только в результате
дегидрохлорирования дихлорэтана. В процессе оксихлорирования этана происходит
значительное образование оксидов углерода за счет окисления углеводородов и
хлоругле-водородов.
Оксихлорирование этана осуществляется в
"кипящем слое» катализатора при 820 К и 0,2 МПа. В качестве катализатора
используют силикагель пропитанный хлоридами меди и калия.
Рисунок 5 - Блок-схема получения винилхлорида
(ВХ) из этана[1]
Гидрохлорирование ацетилена. В основе метода
получения винилхлорида гидрохлорированием ацетилена лежит каталитическая
реакция, протекающая с большим выделением тепла:
Этот способ отличается простотой
технологического оформления процесса, низкими капиталовложениями, высокой
селективностью по винилхлориду, однако способ не нашел широкого промышленного
применения в связи с высокой стоимостью ацетилена. Карбидный ацетилен может
конкурировать с этиленом как сырье для производства винилхлорида, если его
стоимость не превышает стоимости этилена более чем на 40%.
Гидрохлорирование ацетилена проводят обычно в
присутствии хлорида ртути, нанесенного в количестве 10-15% на активированный
уголь, в стационарном слое катализатора при 425-535 К и 0,2-1,5 МПа. Степень
превращения ацетилена составляет 98,5% с селективностью по винилхлориду 98%.
Рисунок 6 - Принципиальная схема винилхлорида
путем гидрохлорирования ацетилена [1]
Хотя многие каталитические системы проявляют
высокую активность, в настоящее время в промышленности применяется только
катализатор на основе HgCls (сулема), несмотря на его высокую токсичность. Для
повышения удерживающей способности активированного угля по отношению к хлориду
ртути вводят добавки аминов.
Ацетилен после компримирования, осушки и очистки
проходит через фильтр и под давлением до 70 кПа поступает на смешение с
хлоридом водорода. Полученная смесь газов с температурой до 308 К поступает в
реактор гидрохлорирования.Трубки реактора заполнены катализатором - сулема на
носителе. Тепло реакции снимается водой или диэтиленгликолем, циркулирующим в
межтрубном пространстве с последующим охлаждением в теплообменнике. Выходящий
из реактора газ подается в адсорбер для очистки от соединений ртути и после
охлаждения в теплообменнике компрессором подается на ректификацию в колонны.
Винилхлорид поступает затем в колонну щелочной осушки и нейтрализации.
В НИИ «Синтез» разработан промышленный процесс
гидрохлорирования ацетилена в "кипящем слое" катализатора.
Технологическая схема состоит из следующих стадий [2]:
гидрохлорирование ацетилена;
очистка и осушка реакционного газа;
абсорбция винилхлорида из реакционного газа;
гидрохлорированиеабгазного ацетилена;
ректификация винилхлорида.
2. Технологическая часть
.1 Материальный баланс
Годовая производительность винилхлорида 500000
т/год.
Посчитаем количество рабочих дней [3]:
К=365-(21+9)=335 дней
Посчитаем производительность в день:
ПвП=500000/335=1492,53 т/сутки=
1492537,3134кг/сутки
ПсП=1492537,3134/(1-1,035/100)=1508146,6310кг/сутки
общий расход винилхлорида
постадийно:
П= ПcП -ПвП
=1508146,6310-1492537,3134=15609,3176 кг/сутки
Расход винихлоридапостадийно [1]:
На гидрохлорировании:
Паа=15609,3176*0,345/1.035=5203,1058кг/сутки
В скруббере: Паа = 15609,3176*0,420/1,035=6334,2158кг/сутки
На ректификации
:Паа=15609,3176*0,270/1,035=4071,9958 кг/сутки
Затраты на получения 1 т готовой
продукции[1]:
Затраты в сутки
Ацетилен
Хлороводород Сулема Едкий калий Активированный уголь Вода Водяной пар Холод
Эл. Энергия
|
0,450
т 0,670 т 0,2 кг 11,5 кг 3,30 к 175 м3 1,0 мгк 335,0 тыс ккал 26 кВт/час
П=500000/335=1492537,3 кг/сутки
Выход:
Гидрохлорирование - 5,2%
На скруббере - 0,1%
На ректификации - 0,3%
Суточные производственный выход [4]:
П= 1492537/1,041 = 1433753,4 кг/сутки
Пп= 1492537,3-1433753,4= 58783,9 кг/сутки
Выход по стадиям [4]:
Начальная подготовка компонентов
,9*5,2/5,6 = 54585,05 кг/сутки
Гидрохлорирование
,9*0,1/5,6 = 1049,71 кг/сутки
Смешение хлора с водородом
,9*0,3/5,6 = 3149,13 кг/сутки
Итого: 58783,89
Суточный выход сырья [5]:
|
Ацетилен
Хлороводород Сулема Едкий каллий Активированный уголь
|
40,5
масс. доля 43,5 масс. доля 1,2 масс. доля 11,3 масс. доля 13,5 масс. доля
|
Итого
|
110
масс. доля
|
|
|
|
Суточный выход каждого сырья, начиная с
гидрохлорирования:
Ацетилен
|
1433753,4*40,5/110=527881
кг/сутки
|
Хлороводород
|
1433753,4*43,5/110=566984
кг/сутки
|
Сулема
|
1433753,4*1,2/110
= 15640кг/сутки
|
Едкии
калий
|
1433753,4*11,3/110
= 147285кг/сутки
|
Актив.
Уголь
|
1433753,4*13,5/110
= 175,960кг/сутки
|
Общий выход сырья до процесса гидрохлорирования:
Ацетилен - 1%
Хлороводород - 1%
Сулема - 0,1%
Едкий калий - 0,2%
Активированный уголь - 0,3%
Суточные затраты на сырье. С учетом на весь
расход:
Ацетилен
|
527881*40,5/0,999=21400
|
Соляная
кислота
|
566984*9/0,999=5107
|
Сулема
|
15640*0,2/1000=3,128
|
Едкий
калия
|
147285*4/0.990=595
|
Активированный
уголь
|
175,960/0,999=177
|
Затратные коэффициенты:
РКацет = 21400/1508146,63 = 0,014кг/с
РКHCl= 5107/1508146,63 = 0,003 кг/с
РКсулема = 3,128/1508146,63= 0,000002кг/с
РКедк.кал. = 595/1508146,63= ,00003т/т
РКактив.уголь= 177/1508146,63= 0,0001 т/т
2.2 Технологический расчет
Расчет плотности реакционной массы:
rац=0,563
rхв=1,38
Реакционная масса [3]:
,563×0,10+1405×1,38
= 16807 кг/м3
Рассчет объема аппарата:= Ө×t
Ө - объемная производительностьвремя
процесса
Vρ=6,3·10-5·6·3600=1,36 м3
Объем аппарата с учетом коэффициента
наполненности [3]:
φ = 0,8
Число аппаратов:
Внутренний реактор диаметра (ГОСТ
9617 - 76):
Двнутр = 3200 мм
Высота аппарата:
Высоту Н аппарата берем по стандарту
5 метров.
2.3 Тепловой баланс
Общий тепловой баланса [5]
- Тепло требуемое для подогрева
смеси- Тепло требуемое для подогрева аппарата- Потери тепла в окружающую среду
Определение реакционной среды:
=G - С (te - tб)
С - масса растворителя
Определение тепла на подогрев
аппарата:
=Gап - Сап(te - tб)
ап=4800 кг
Сап = 407,3
Дж/кг·град=4800·407,3(150-180oC)=58651200 Дж
Потери тепла в окружающую среду:
=∑a·F/(tор - tп)
a
- коэффициент потери в ОС
a(крышка)
= 7,063 Вт/м2 град
a(обечайка)
= 5,276 Вт/м2 град
a(днище)
= 7,642 Вт/м2 град- Площадь частей аппаратакрышка= Fднище = 10,3 м2обечайки =
52,36 м2ст - средняя температура, tст= 180оСв - температура воздуха tв=
20оС=(10,3 · 7,063 · 10,3 · 5,276+52,36 · 7,642) · (180-20)= 84355,8 Дж
Теплоемкость компонентов:
Ацетилен Сац = 1,687 Дж/кг· град
Хлороводород Схв= 1,717 Дж/кг· град=
1034·1,687+1452·1,717=4237,3
Перевод в ватты:
t
- 6 часов
Смесь в аппарате нагревается до
150-180 оС. Рубашка нагревается с помощью тока.
3. Механический расчет
Аппарат рассчитывается с внутренним
давлением под вакуумом.
р=0,1мк/м2 ( кольцевое)
Допускаемое напряжение [2]
dо=
hdg*
h
- условия эксплуатации.
h
= 1
dg*
- номинальное допускаемое напряжение ГОСТ 18410,для стали при 180оС.
dg*
= 135 мк/м2
dg=
135 мк/м2
Прибавка к расчетной толщине стейки:
С = Ск+Сэ+Сд+Со
С = 1+1+1+1+1,75 = 4,75 мм
Общая толщина стенки [2]:=
S*+C=1,48+4,75 мм= 6,23 мм
Проверка: условие
выполняется
Расчет днища[2]:
Эллиптическое днище, сварное (jм=0,8), материал -
легированная сталь марки 18 п 10т коррозионностойкая.
Коэффициент ослабления на креплениях
днища [2]:
Номинальное напряжение днища:
мм
Прибавка к расчетной толщине:
С = Ск+Сэ+Сд+Со=1+1+1+1,31=4,31 мм
Проверка:
условие выполняется.
3.1 Расчет на прочность корпуса
винилхлорид хлорирование
этилен обечайка
Определить толщину стенки обечайки
работающей под внутренним давлением вертикального аппарата по следующим данным:
материал - сталь0Х18Н12Т;= 350 ºС;
Дв = 5 м;
Н = 26,5 м;
Р = 2 МПа;
) шов сварной, двойной,
автоматическая сварка
) условия - аппарат для обработки
опасной смеси под давлением;
) Ск= 1 мм = 0,001 м;
Сэ = 1 мм = 0,001 м.
Определить номинальное допускаемое
напряжение (σ*),
для
конструкционного материала по графику на рисунке 4.
Исходя из графика σ* = 92
σ0=η·σ* .
где η - поправочный
коэффициент, учитывающий условия аппарата.
Величина поправочного коэффициента
(согласно колеблется
в пределах 0,9-1,0) определяется при проектировании в зависимости от условий
эксплуатации, опасности и вредности обрабатываемых сред.
Значение η рекомендуется
выбрать исходя из следующих соображений:
для узлов и деталей аппаратов,
предназначенных для обработки или хранения под давлением или без него, взрыво-
и пожароопасных продуктов, а также продуктов высокой токсичности - с обогревом
этих узлов и деталей открытым пламенем, точными газами или открытыми электронагревателями
η=0,9;
- то же, но для необогреваемых узлов
и деталей или при обогреве, но с надежной изоляцией их от источников нагрева, а
также для узлов и деталей аппаратов, предназначенных для обработки или хранения
под давлением или без него всех прочих продуктов с обогревом этих узлов и
деталей открытым пламенем, топочными газами или открытыми электронагревателями η=0,95;
- во всех остальных случаях η=1,0.
Исходя из данных η= 0,95, и
следовательно σ0=0,95·
92 = 87,4
Находим φ0 по формуле
φ0=(Н-∑d)/Н
Получаем φ0= (18,8 -
(0,05+0,05))/18,8= 0,99
Поскольку φш меньше,
чем φ0,
в
дальнейшем за расчетное значение коэффициента берем φ=φш. Находим
значение определяющих параметров по формуле
А=(σ*/р)·φ.
А = (92/2)0,95= 43,7. Определяем
расчетную стенку обечайки
Полную толщину стенки обечайки
находим по формуле= S' +С = 60+1+1+1 +х = 63 мм
где С - прибавка
С = Ск + Сэ + Сд +Со = 1+ 1+1+ х=
3мм
Находим допускаемое давление с
учетом толщины по формуле
.
Так как 2=2, то условия прочности
выполняется.
Расчет днищ обечайки
Материал днища Х18Н10Т, Dв=5,0
м;hв-0,5 м; в днище имеется центрально расположенное неукрепленное отверстие d =
0,2м; днище сварное из двух частей, сварной шов ручной электродуговой
двусторонний. В низу днища есть отверстие с диаметром 0,2 метра, φш =0,95, σ = 140.
φ0 = φш= 0,95
*φш= 133 ' = 0,0188м = 18,8 мм
С = Ск + Сэ + Сд +Со = 1+ 1+1+ х =3
+х= 18,8 + 3 + х =22 мм или 0,022 м
Рд = 1,22 МПа
Условие выполняется, так как
допускаемое давление больше рабочего.
Расчет на ветровую нагрузку
Период собственных колебании
определяется по формуле:
Т = 0,825 сек;
Расчетный скоростной напор по
участкам определяется по формуле:= q2 = q3 = 0,0542Мн/м2.
Силу от ветровой нагрузки на каждый
участок аппарата определяем по формуле:= 0,6BiqiDihi=0,43Мн.
Р2=1,47 Мн.
Р3=0,34 Мн.
Р4=2,7 Мн.
Р5=0,25 Мн.
Р6=0,74 Мн.
Р7=0,49 Мн.
Р8=0,025 Мн.
Изгибающий момент от ветровой
нагрузки на аппарат относительно основания:
Мв1= 11,61Мн*м
Мв2=29,4Мн*м
Мв3=4,08Мн*м
Мв4=10,8Мн*м
Заключение
Винилхлорид - органическое вещество
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%B2%D0%B5%D1%89%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE>;
бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, имеющий формулу C2H3Cl и
представляющий собой простейшее хлорпроизводное этилена
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%82%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%BD>.
Вещество является чрезвычайно огне- и взрывоопасным, выделяя при горении
токсичные вещества. Винилхлорид - сильный яд, оказывающий на человека
канцерогенное
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD>,
мутагенное
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D1%82%D0%B0%D0%B3%D0%B5%D0%BD>
и тератогенное
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD>
действие. Промышленное производство винилхлорида входит в первую десятку
крупнейших многотоннажных продуктов основного органического синтеза; при этом
почти весь производимый объём используется для дальнейшего синтеза
полихлорвинила
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BB%D1%85%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B4>
(ПВХ), мономером <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%80>
которого и является винилхлорид. По мнению издания «The 100
MostImportantChemicalCompounds» (GreenwoodPress, 2007), винилхлорид входит в
сотню самых важных химических соединений.
Винилхлорид очень ценное вещество.
Его используют для производства поливинилхлорида, а также для производства
1,1,1-трихлорэтана, винилиденхлорида, хлорацетальдегид
<http://en.wikipedia.org/wiki/Chloroacetaldehyde>а и др.
До середины 70-х годов 20-го века
винилхлорид использовался как хладагент, пропеллант <http://en.wikipedia.org/wiki/Propellant>
для аэрозольных баллонов и компонент для некоторых видов косметики. В этом
курсовом проекте был проведен расчет геометрических размеров реактора для
получения винилхлорида, его механический расчет, технологический расчет и
расчет на ветровую нагрузку.
Похожие работы на - Производство поливинилхлорида
|